高速铣削床鞍温度场建模与热变形分析

高速铣削床鞍温度场建模与热变形分析*

李杰1刘德平1苏宇锋1汪玉平2

（1郑州大学机电一体化研究所，郑州450001）（2安阳鑫盛机床股份有限公司，安阳455000）

Temperature field modeling and thermal deformation analyzing

for saddle in high-speed milling

LI Jie 1，LIU De-ping 1，SU Yu-feng 1，WANG Yu-ping 2

（1Mechatronics Institute ，Zheng Zhou University,Zhengzhou 450001，China ）

（2Anyang Xinsheng Machine Tool Limited Company ，

Anyang 455000，China ）文章编号：1001-3997（2011）07-0211-02

【摘要】以安阳鑫盛机床厂生产的高速CX 系列立式车铣复合加工中心CX8075的移动部件床

鞍为研究对象，简化了加工中心的整机模型，研究了床鞍部件的主要发热点和热力学参数，分析了床鞍的发热量，合理地选择了滚珠丝杠的滑动摩擦系数，确定了热边界条件，建立了床鞍的三维数字化模型。利用有限元法对床鞍进行加载，

研究了稳态温度场的分布[1]，完成了床鞍热变形的分析与计算，从而正确认识了床鞍部件的热变形，实现了高速高精密机床的优化设计和热变形分析。

关键词：热变形；床鞍；摩擦

【Abstract 】Taking the saddle of the high-speed CX series vertical milling compound machining center of CX8075produced by Anyang Xinsheng Machine Tool Co.，Ltd.as example ，the model of machining center is

simplified ，the hot-points and thermodynamic parameter of saddle system is studied as well as the heating value is analyzed ，the sliding friction coefficient is then chosen reasonably and the thermal boundary conditions are determined ，thus the saddle ’s three -dimensional simplified model is established.Based on finite element method,the saddle is loaded ，

the steady-state temperature field is also researched ，and the thermal deformation of saddle is calculated ，thus acquaint oneself with the thermal deformation of saddle correctly so that an optimal design and thermal deformation's analysis for the high speed and high accuracy machine tool is realized.

Key words ：Thermal deformation ；Saddle ；Friction

中图分类号：TH12，TG54

文献标识码：A

＊来稿日期：2010-09-24＊基金项目：国家科技重大专项—CX 系列立式车铣复合加工中心（2009ZX04001-033）

1引言

“CX 系列立式车铣复合加工中心”属于国家科技重大专项“高速、精密、复合数控金切机床”项目课题之一，其中子课题“CX 系列立式车铣复合加工中心高速条件下机床性能研究”针对高速条件下机床性能开展应用基础研究，为立式车铣复合加工中心的设计、

监测监控、精度补偿和可靠性等提供支持。CX8075车铣复合加工中心铣削电主轴的最高转速≥12000r/min ；车削主轴最高转速：800r/min （φ800mm ），500r/min （φ1000mm ）；快移速度（X /Y /Z 轴）≥60m/min 。利用ANSYS 有限元法对复合加工中心的电主轴系统、床鞍等移动部件与整机进行热特性建模与分析，分析其热变形特点。在热变形分析过程中，将交换工作台、交换工作台底座、回转支架等对机床的热分析影响不大的部件合理简化之后的三维模型，如图1所示。

2床鞍部件的有限元模型建立

以CX8075车铣复合加工中心机床的移动部件床鞍为例进行研究分析，该加工中心床鞍系统主要由床鞍，导轨滑块，X 向丝杠，Z 向滚珠丝杠等主要部件组成。其中床鞍为灰铸铁HT300，快速移动速度≥60m/min 。床鞍系统的三维模型图，

如图2所示

。图1

简化后的加工中心模型

图2床鞍系统三维模型图

图3床鞍系统有限元模型

考虑到床鞍上的孔、倒角等细小结构对床鞍的整体热分析影响不大，为了方便分析，把床鞍上的孔、倒角等细小结构进行适

Machinery Design ＆Manufacture

机械设计与制造

第7期

2011年7月

211

当简化，导入ANSYS系统，并采用Solid227耦合单元进行网格划分[2-3]，得到床鞍系统的有限元模型，如图3所示。

3床鞍的温度场分析

3.1发热量的分析

床鞍在工作过程中，产生热量的主要来源为滑动摩擦生热和滚动摩擦生热。本例中，床鞍与横梁间的导轨滑块的摩擦（共6处）、床鞍与铣头间的导轨滑块的摩擦（共4处）、床鞍与X向丝杠间的摩擦（共2处）均为滑动摩擦，床鞍与Z向滚珠丝杠间的摩擦为滚动摩擦。由摩擦生热公式得：

Q=μ·F·S（1）

P=μ·F·v（2）式中：Q—发热量；μ—摩擦系数；F—摩擦力，与接触物体的重量有关；S—摩擦力矩；v—瞬时速度，Q=Q

1

+Q2，其中，Q1—滑

动摩擦产生的热量；Q

2

—滚动摩擦产生的热量。

影响滑动摩擦系数的因素有接触物体的材料、表面光滑程度、润滑程度、表面温度等。滑动摩擦系数的选取，如表1所示。

表1滑动摩擦系数表

摩擦副材料有润滑无润滑

钢-钢（0.05～0.1）（0.1～0.12）

钢-铸铁（0.05～0.15）（0.16～0.18）

铸铁-铸铁（0.07～0.12）（0.15～0.16）

滚珠丝杠的滚动摩擦系数的选取为0.001。

当床鞍在快速移动达到热平衡时（假定床鞍X向移动速度为60m/min，铣头Z向移动速度为60m/min时），通过公式可计算出（床鞍部件质量为900kg，铣头部件质量为1320kg）：床鞍与横梁的摩擦生热及X向丝杠间的摩擦生热为4.2×104W/（m2/s），铣头与床鞍的摩擦生热以及滚珠丝杠的摩擦生热为829W/（m2/s）[4]。

3.2热边界条件的确定

床鞍的材料为灰铸铁HT300，其密度为7.30×103kg/m3，硬度为200HBS，比热为530J/（kg/℃），弹性模量为1.35×105MPa，导热系数取为46.5W/（m/℃），热膨胀系数为11.5，泊松比为0.50。环境温度设定为25℃[5]。

3.3有限元模型的加载

利用有限元软件将上述的各参数对床鞍部件模型进行加载[6]，得到的有限元模型，如图4所示。

82993978187127280276373425

47404140553233702326851420000

图4床鞍加载后的有限元模型

4温度场及热变形的分析

利用ANSYS有限元软件对加载后的模型进行分析计算[7]，得出床鞍的温度分布图，如图5、图6所示。

从图5、图6可以看出，床鞍的温升部位主要有3处，分别是床鞍与横梁间的导轨滑块（滑动副共6处）、床鞍与X丝杠间的导

轨（滑动副共2处）以及床鞍与铣头间的Z向滚珠丝杠（滚动副），其中Z向滚珠丝杠的温升最高。床鞍与铣头间的导轨滑块的摩擦（滑动副共4处）由于床鞍导轨足够长，且散热条件较好因此温升不大。另外由于床鞍大面的热对流系数大，因此床鞍大面的温度较低，从上图可以看出床鞍大面的温度接近于环境温度25℃[8]。

2539.89354.78669.67884.571

32.44647.33962.23277.12592.017

2539.89354.78669.67884.571

32.44647.33962.23277.12592.017

图5床鞍背面的温度分布图图6床鞍前面的温度分布图

床鞍热变形分布，如图7所示。

.001156.021498.04184.52182.082524

.011327.031559.052011.072353.092595

图7床鞍热变形分布图

从图7可以看出，床鞍整体的热变形传递到Z向滚珠丝杠部位，加上丝杠的热变形，所以丝杠的热变形较大。由于床鞍大面的刚度较大，加之与环境温度接近，因此床鞍整体的热变形较小[9]。

5结论

利用有限元理论对床鞍部件进行数字化建模，并对其主要发热点和热力学参数进行分析，研究稳态温度场的分布，得出温升最高点出现在Z向滚珠丝杠的中部，约为87.561℃，从Z向滚珠丝杠的中部至两端温升对称递减。对床鞍部件热变形进行分析计算，可以看出Z向滚珠丝杠的热变形较大，其余部分热变形较小，从而可以正确地认识床鞍部件的热变形，为高速高精密机床的优化设计和热变形分析提供理论支持[10]。

参考文献

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［2］李黎明．ANSYS有限元分析实用教程［M］．北京：清华大学出版社，2005．［3］张建峰，王翠玲，吴玉萍，等．ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用［J］．冶金能源，2004．

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［6］李明艳，王素玉，冯明泉．高速切削温度场有限元动态仿真［J］．煤矿机械，1998．

［7］李涛，鲁世红．高速切削过程测温方法综述［J］．机械设计与制造，2007（5）．

［8］杜玉玲，文西芹，刘成文．机床主轴温度场的数字化检测［J］．新技术新工艺，2004（7）：6-8．

［9］池海宁．数控机床热变形产生的原因及控制措施［J］．机械工程与自动化，2006（4）：132-133．

［10］Jie Zhu，Jun Ni，Albert J．Robust thermal error modeling and compensation for CNC machine tools［D］．Doctoral dissertation in the University of Michigan，2008．

第7期

李杰等：高速铣削床鞍温度场建模与热变形分析212

热变形温度测试方法的总结(20130106)

一、外壳测试标准 参考《GB 20641-2006低压成套开关设备和控制设备空壳体的一般要求（GBT）》 9.8绝缘材料性能 9.8.1 热稳定性验证 根据GB/T 2423.2-2001所给出的方法进行试验。 对于没有技术意义，只用于装饰目的的部件不进行此项试验。 用下列试验进行检查： 将一个如同正常使用时一样安装的壳体放在加热箱中进行试验，加热箱带有混合大气和大气压力而且自然通风，如果加热箱的容积与壳体的尺寸不匹配，试验可在一个有代表性的壳体样品上进行。 1、加热箱内部的温度应为（70+2）℃。 2、壳体或样品应在加热箱放置7d（168h）。 3、建议使用电加热箱。 4、在加热箱的壁上留一个自然通风孔。 5、然后，将壳体或样品从加热箱移出，置于环境温度下，相对湿度在45%-55%之间，至少存放4d（96h）。 目测壳体或样品应没有可见的裂缝或无新裂缝，其材料不应变成粘性或油脂性，用下列方法进行。 判断： 在食指上裹一片干粗布，以5N力按压样品。 注：5N力可用下面方法获得：将样品放在天平的一个秤盘上，天平的另一称盘加载的质量等于样品的质量+500g，在食指上裹一片粗糙的干布按在样品上使天平平衡。 样品和壳体材料上应没有布的痕迹或样品和布不相粘连。

二、实验室塑料热稳定性测试方法 1、维卡热变形温度 《GB/T 1633-2000 热塑性塑料维卡软化温度的测定》 当匀速升温时，测定在第1章中给出的某一种负荷条件下标准压针刺人热塑性塑料试样表面1m m深时的温度。 2、马丁耐热温度 《GB 1035-70塑料耐热性（马丁）试验方法》 本方法是试样在等速升温环境中，在一定静弯曲力矩作用下，测定达到一定弯曲变形时的温度，以示耐热性。本方法不适用于耐热性低于60℃的塑料。 3、热变形温度 《GB/T 1634-2004 负荷变形温度的测定》 塑料试样放在跨距为100mm的支座上，将其放在一种合适的液体传热介质中，并在两支座的中点处，对其施加特定的静弯曲负荷，形成三点式简支梁式静弯曲，在等速升温条件下，在负载下试样弯曲变形达到规定值时的温度，为热变形温度。 三、分析：哪种实验室方法更贴近标准要求 马丁耐热，不用介质，不用针刺。

塑胶热变形温度

常用塑料的耐热性能(未经改性的) 热变形温度----------维卡软化点------------马丁耐热 HDPE 80-------------------120 -----------------------\ LDPE 50--------------------95-------------------------\ EV A \-------------------- 64-------------------------\ PP 102-------------------150------------------------\ PS 85--------------------105----------------------- PMMA 100-------------------120------------------------\ PTFE 260-------------------110------------------------\ ABS 86--------------------160-----------------------75 PSF 185-------------------180----------------------150 POM 98--------------------141----------------------55 PC 134--------------------153----------------------112 PA6 58--------------------180-----------------------48 PA66 60--------------------217-----------------------50 PA1010 55---------------------159-----------------------44 PET 70-----------------------\-------------------------80 PBT 66---------------------177-----------------------49 PPS 240---------------------\-------------------------102 PPO 172---------------------\-------------------------110 PI 360-------------------300-------------------------\ LCP 315--------------------\---------------------------\ ABS塑料 特点： 1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好. 2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理. 3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。 ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 ABS工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。 用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件. ABS+PC， 俗称ABS加聚碳。是国内少数几种可能透用的合料之一，不能自燃，外火燃烧时，表面有象聚碳燃烧一样的小颗粒析出，黑色低于ABS，常见于电器件、机械零配件等

中文astmd648塑料热变形温度

ASTM D 648-07 塑料侧立式弯曲负荷下变形温度的标准测试方法 1 范围 1.1本试验方法适用于测试在特定的条件下试样发生特定变形时的温度。 本试验方法适用于测试在常温下刚性或者半刚性的，厚度在 3mm[1/8in]或以上的模具成型或者薄片的试样。 注1：薄片厚度少于3mm []但大于1mm []可以用几片薄片复合试样来测试，但最小厚度为3mm。一种制备复合试样的方式是用砂纸把薄片的面打磨平，用胶水粘合。施加载荷的方向需垂直于每个薄片的边缘。 在SI的单位的评估值将视为标准。给定值仅提供一些信息。 本标准无意涉及所有使用过程中的安全问题。本标准是帮助用户建立适当的安全标准和卫生管理办法，并且在规定的期限内使用。 注2：这个测试方法描述为本测试办法的B方法，在技术上，方法Ae和Be分别与ISO 75-1 和ISO 75-2，1993，等价。 2 参考文献 ASTM标准 D 618 测试用塑料调质实施规范。 D 883 塑料相关术语。 D 1898 塑料抽样实施规范。 D 5947 固体塑料试样外形尺寸测试方法。 E1 在液体中的玻璃温度计ASTM说明。 E77 温度计的检查和检验测试方法。 E608/E608M 矿物隔热，金属屏蔽的基体金属热电偶。 E691 为测定试验方法精密度开展的实验室间研究的实施规范。 E1137/E1137M 工业用铂阻尼式温度计。 ISO标准 ISO 75-1 塑料-负荷变形温度的测定-第1部分：通用试验方法。 ISO 75-2 塑料-负荷变形温度的测定-第2部分：塑料和硬橡胶。 NIST文件 NBS特别出版250-22。 3 术语 通常-本测试方法定义的塑料是跟D 883 中标准一样，除非另外说明。 4 检测方法简介 将矩形截面的试样按侧立式方式，放在载荷作用在中间的简支梁上，载荷的最大压力为 [66psi] 或[264psi]（注3）。将试样在有载荷的作用下，浸入升温速度为2 士℃/min的传热介质中。测试试样的变形量为 []时介质的温度。记录下试样在弯曲载荷作用下的温度作为变形温度。

热变形温度测定

热变形温度测定 实验目的 了解高分子材料弯曲负载热变形温度测定的基本原理。 掌握高分子材料弯曲负载热变形温度的测定方法。 实验原理 测定高分子材料试样浸在一种等速升温的合适液体传热介质中，在简支梁式的弯曲负载作用下，试样弯曲变形达到规定值时的温度，即弯曲负载热变形温度。 液体传热介质在试验过程中与试样相容性好，即不造成溶胀、软化、开裂等影响的液体。通常选用硅油比较合适。温度计及形变测定仪应定期进行校正。 热变形温度适用于控制质量和作为鉴定新材料热性能的一个指标，不代表使用温度。 本方法适用于在常温下是硬质的模塑材料和板材。 实验主要原材料及设备 实验原料PS 666D 样条尺寸 长：120mm 宽：10mm 高：15mm 实验仪器 RW-3塑料热变形温度测试仪 由架、负荷压头、硅码、中点形变测定 仪、温度计及可程序升温的保温浴槽组成，其 基本结构如图所示。 实验条件 在试样高度变化时相对应形变量的变化表中查出本实验的相对变形量为0.21mm 应加砝码质量由下式计算： W=2σbh 3l—R—T W:砝码质量,g σ:试样最大弯曲正应力，N b：试样宽度,mm h：试样高度,mm l：两支座中心距离,mm R：负载杆、压头质量,g T：变形测量的附加力，N 计算的砝码质量为2626g 选择A+C+D三个砝码 实验步骤 1.测量试样中心附近的高度h 和宽度b 精确至0 ．05mm 。 2.把试样对称地放在试样支座上，高度方向(h ＝15mm ) 必须垂直放置，拧紧负载杆和压头的固定螺钉，压头对正试样中心。 3.插入温度计，使水银球在试样中心点附近约3mm 以内、但不能触及试样或压头。 4.把装好试样的支架小心放入保温液槽内，试样应在距液面35mm 以下。加上砝码，

金属的塑性变形与再结晶

实验名称：金属的塑性变形与再结晶实验类型： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、实验步骤与实验结果（必填） 五、讨论、心得（必填） 一、实验目的 1.了解冷塑性变形对金属材料的内部组织与性能的影响； 2.了解变形度对金属再结晶退火后晶粒大小的影响。 二、实验原理 金属塑性变形的基本方式有滑移和孪生两种。在切应力作用下，晶体的一部分沿某一晶面相对于另一部分滑动，这种变形方式称为滑移；在切应力作用下，晶体的一部分沿某一晶面相对另一部分产生剪切变形，且变形部分与未变形部分的位向形成了镜面对称关系，这种变形方式称为孪生。 (一) 冷塑性变形对金属组织与性能的影响 若金属在再结晶温度以下进行塑性变形，称为冷塑性变形。冷塑性变形不仅改变了金属材料的形状与尺寸，而且还将引起金属组织与性能的变化。金属在发生塑性变形时，随着外形的变化，其内部晶粒形状由原来的等轴晶粒逐渐变为沿变形方向伸长的晶粒，在晶粒内部也出现了滑移带或孪晶带。当变形程度很大时，晶粒被显著地拉成纤维状，这种组织称为冷加工纤维组织。同时，随着变形程度的加剧，原来位向不同的各个晶粒会逐渐取得近于一致的位向，而形成了形变织构，使金属材料的性能呈现出明显的各向异性。金属经冷塑性变形后，会使其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，这种现象称为加工硬化。 (二) 冷塑性变形后金属在加热时组织与性能的变化 金属经冷塑性变形后，由于其内部亚结构细化、晶格畸变等原因，处于不稳定状态，具有自发地恢复到稳定状态的趋势。但在室温下，由于原子活动能力不足，恢复过程不易进行。若对其加热，因原子活动能力增强，就会使组织与性能发生一系列的变化。 1．回复当加热温度较低时，原子活动能力尚低，故冷变形金属的显微组织无明显变化，仍保持着纤组织的特征。此时，因晶格畸变已减轻，使残余应力显著下降。但造成加工硬化的主要原因未消除，故其机械性能变化不大。 2．再结晶当加热温度较高时，将首先在变形晶粒的晶界或滑移带、孪晶带等晶格畸变严重的地带，通过晶核与长大方式进行再结晶。冷变形金属在再结晶后获得了新的等轴晶粒，因而消除了冷加工纤维组织、加工硬化和残余应力，使金属又重新恢复到冷塑性变形前的状态。 金属的再结晶过程是在一定温度范围内进行的。通常把变形程度在70%以上的冷变形金属经1h加热能完全再结晶的最低温度，定为再结晶渡。实验证明，金属的熔点愈高，在其他条件相同时，其再结晶温度也愈高。金属的再结晶温度(T再)与其熔点(T熔)间的关系，大致可用下式表示： T再≈0.4 T熔 3．晶粒长大冷变形金属再结晶后，一般都得到细小均匀的等轴晶粒。但继续升高加热温度或延长保温时间，再结晶后的晶粒又会逐渐长大，使晶粒粗化。 (三) 变形程度对金属再结晶后晶粒度的影响 冷变形金属再结晶后晶粒度除与加热温度、保温时间有关外，还与金属的预先变形程度有关。金属再结晶后的晶粒度与其预先变形程度间的关系如下图所示：

常用塑料注塑工艺参数表：资料

常用塑料注塑工艺参数表：

常用塑料注塑工艺参数（2） 2010-06-16 20:02:13| 分类：个人日记| 标签：|字号大中小订阅 聚甲醛加工参数聚甲醛的成型收缩率聚甲醛的后收缩九、PC注塑工艺特性与工艺参数的设定1、聚集态特性属于无定型塑料，Tg为149～150℃；Tf为215～225℃；成型温度为250～310℃； 2、热稳定性较好，并随分子量的增大而提高。但PC高温下遇水易降解，成型时要求水分含量在0.02%以下。高温下水分对PC特别有害。在成型前，PC树脂必须进行充分干燥（并且应当充分注意防止干燥过的物料再吸湿）。干燥效果的快速检验法，是在注塑机上采用“对空注射”。 3、熔体粘度高，流动性较差，其流动特性接近于牛顿流体，熔体粘度受剪切速率影响较小，而对温度的变化十分敏感，在适宜的成型加工温度范围内调节加工温度，能有效地控制PC的粘度。4、由于粘度高，注射压力较高，一般控制在80～120MPa。对于薄壁长流程、形状复杂、浇口尺寸较小的制品，为使熔体顺利、及时充模，注射压力要适当提高至120～150MPa。保压压力为80～100MPa。 5、成型时，冷却固化快，为延迟物料冷凝，需控制模温为80～120℃。6、PC分子主链中有大量苯环，分子链的刚性大，注塑中易产生较大的内应力，使制品开裂或影响制品的尺寸稳定性；（在100℃以上作长时间热处理，它的刚硬性增加，内应力降低）。PC的典型干燥曲

线台湾奇美典型牌号加工参数：十、PA及玻纤增强PA注塑工艺特性与工艺参数设定 1、常用品种及其熔点：q 品种：尼龙-66；尼龙-610；尼龙-1010；尼龙-1212；尼龙-46尼龙-6；尼龙-7；尼龙-9；尼龙-11；尼龙-12；尼龙-66/6、尼龙-66/610；尼龙-6∕66∕1010；尼龙-66/6/610q 熔点：尼龙n系列：尼龙－6 215～220℃；尼龙－12为178℃；尼龙m,n系列：尼龙－46 295 ℃；尼龙－66 255～265℃；尼龙－610 215～223℃；尼龙－1010 200℃；共缩聚尼龙：由于分子链的规整性较差，结晶性和熔点一般较低，如尼龙－6∕66∕1010的熔点仅为155～175℃，但其有较好的透明性和弹性。2、熔点高，熔化范围窄（约10℃）。考虑到PA熔点高、热稳定性较差，故加工温度不宜太高，一般高于熔点30℃左右即可。3、吸湿性大，且酰胺基易于高温水解，引起分子量严重降低；（须严格干燥至含水量低于0.05％，尤其是回料使用时更应严格干燥，必要时可添加“增粘剂”。）4、熔体粘度低，表观粘度对温度敏感，由于熔体的冷却速率快，要防止塑料堵塞喷孔、流道、浇口等。为阻止熔体逆流，螺杆头应装有止逆环；另外，为防止喷嘴处熔体的“流涎”现象，应选用自锁式喷嘴。5、注射PA时不需高的注射压力，一般选取范围为70～100MPa，通常不超过120MPa。注射速率宜略快些，这样可防止因冷却速率快而造成波纹及充模不足等问题。 6、模具温度一般控制在40～90℃。模具温度对制品的性能影响较大。 7、酰胺基在高温下对氧敏感，容易发生氧化变色（必要时可添加尼龙专用的热稳定剂）； 8、高结晶性，成型收缩率大，易产生结晶应力，并且明显随制品的厚度增大而增加；9、成型后制品的缓慢吸湿易引起尺寸精度的较大变化。这点也被利用来进行调湿处理，通常可在沸水或醋酸钾水溶液（醋酸钾与水的比例为1.25∶1，沸点为121℃）中进行。 10、熔体着色所适用的有机颜料品种较少（酰胺基具有还原性，加之成型温度高）。尼龙吸水率尼龙及玻纤增强尼龙成型温度PA46安全加工温度－时间组合图玻璃纤维增强尼龙（GF－PA）工艺特性1、GF-PA中由于含大量玻纤，注塑中存在四大问题：（1）流动性差。（2）收缩率小，且各向异性明显。（3）制品性能易出现波动。（4）制品表面粗糙度数值大。 2、由于流动性差，且加入玻纤后的熔体冷凝硬化快，需要比未加玻纤时提高温度约10－30 ℃；3、应采用较大的注射速率和较高的注射压力； 4、由于大量玻纤引起的高粘度，增强尼龙可用通用喷嘴；5、对机筒的磨损大；6、为使增强尼龙制品有较高的强度，需要注意尽可能地保护玻纤的长度，减少玻纤损伤；（从螺杆、喷嘴、浇口等装备因素到注塑工艺条件）7、玻纤增强料成型加工中最常有缺陷：“浮纤”或称“玻纤外露”；玻纤取向引起的各向异性；熔接痕处强度特低；纤维取向不同厚度处的取向状况皮－芯效应与熔接痕前锋料遇到障碍后分流－合流－熔接玻纤含量与熔接痕强度十一、PMMA注塑工艺特性与工艺参数的设定 PMMA树脂俗称“压克力”，国内著名商品牌号有372＃（实为MS）1、PMMA无定形聚合物，Tg为105℃，熔融温度大于160℃，而分解温度高达270℃以上，成型的温度范围较宽；2、PMMA树脂颗粒易吸收水份，而这些水分的存在，在成型过程中由于受热挥发，导致熔体起泡、膨胀、使制品出现银丝、气泡、透明度变差、有糊斑等问题。PMMA在热风循环干燥设备上的干燥，其干燥工艺参数：温度为70～80℃，时间为2～4h；3、 PMMA熔体粘度对温度变化比较敏感。注射温度的改变对熔体流动长度的影响要比注射压力与比注射速率明显些，更比模具温度显著得多。故在成型时改变PMMA的流动性主要是从注射温度着手。但选用高料温时易受其它工艺参数影响而给制品表面带来变色等问题；4、PMMA熔体粘度较大，流动性比较差，因此，需要较大的注射压力，通常宽浇口、易流动的厚壁制品所选取的注射压力为80～100MPa 之间，而熔体流动较为困难的制品所需的压力要大于140MPa，110～140MPa则适用于大多数制品的成型； 5、注塑PMMA制品时，高速注射往往会使制品的浇口周围模糊不清，从而使制品的透光性大为降低，故在一般情况下最好不要采用高速注射，6、由于透明度高是PMMA的特点，任何杂质的存在都会因光折射关系而在制品上暴露无遗，故要求在加工该材料时必须做好环境的清洁工作。7、温范围为40～60℃，最高不得超过80℃台湾奇美典型牌号PMMA加工参数：十二、PBT的注塑工艺特性与工艺参数的设定 1、PBT是结晶型材料，具有明显的熔点，熔点约为225℃左右； PBT的分解温度为280℃；实际生产中注射温度一般选择在240～265℃之间,未增强品级用较低温度，增强品级用较高温度。2、 PBT在高温下易水降解。注塑前要进行干燥，要将水分含量控制在0.02%以下。采用热风循环干燥时，当温度为105℃、120℃或140℃时，所对应的时间不超过8h、5h、3h；3、 PBT在熔融状态下流动性好，粘度低，仅此于尼龙，在成型易出“流延”现象； 4、由于良好的流动性，一般采用较到中等的注射压力，PBT的注射压力一般为50~100MPa；5、PBT

金属的塑性变形与再结晶-材料科学基础学习知识-实验-06

实验六金属的塑性变形与再结晶 （Plastic Deformation and Recrystallization of Metals）实验学时：2 实验类型：综合 前修课程名称：《材料科学导论》 适用专业：材料科学与工程 一、实验目的 1．观察显微镜下变形孪晶与退火孪晶的特征； 2．了解金属经冷加工变形后显微组织及机械性能的变化； 3．讨论冷加工变形度对再结晶后晶粒大小的影响。 二、概述 1．显微镜下的滑移线与变形孪晶 金属受力超过弹性极限后，在金属中将产生塑性变形。金属单晶体变形机理指出，塑性变形的基本方式为：滑移和孪晶两种。 所谓滑移，是晶体在切应力作用下借助于金属薄层沿滑移面相对移动（实质为位错沿滑移面运动）的结果。滑移后在滑移面两侧的晶体位向保持不变。 把抛光的纯铝试样拉伸，试样表面会有变形台阶出现，一组细小的台阶在显微镜下只能观察到一条黑线，即称为滑移带。变形后的显微组织是由许多滑移带（平行的黑线）所组成。

在显微镜下能清楚地看到多晶体变形的特点：① 各晶粒内滑移带的方向不同（因晶粒方位各不相同）；② 各晶粒之间形变程度不均匀，有的晶粒内滑移带多（即变形量大），有的晶粒内滑移带少（即变形量小）；③ 在同一晶粒内，晶粒中心与晶粒边界变形量也不相同，晶粒中心滑移带密，而边界滑移带稀，并可发现在一些变形量大的晶粒内，滑移沿几个系统进行，经常看见双滑移现象（在面心立方晶格情况下很易发现），即两组平行的黑线在晶粒内部交错起来，将晶粒分成许多小块。（注：此类样品制备困难，需要先将样品进行抛光，再进行拉伸，拉伸后立即直接在显微镜下观察；若此时再进行样品的磨光、抛光，滑移带将消失，观察不到。原因是：滑移带是位错滑移现象在金属表面造成的不平整台阶，不是材料内部晶体结构的变化，样品制备过程会造成滑移带的消失。） 另一种变形的方式为孪晶。不易产生滑移的金属，如六方晶系的镉、镁、铍、锌等，或某些金属当其滑移发生困难的时候，在切应力的作用下将发生的另一形式的变形，即晶体的一部分以一定的晶面（孪晶面或双晶面）为对称面，与晶体的另一部分发生对称移动，这种变形方式称为孪晶或双晶。 孪晶的结果是：孪晶面两侧晶体的位向发生变化，呈镜面对称。所以孪晶变形后，由于对光的反射能力不同，在显微镜下能看到较宽的变形痕迹——孪晶带或双晶带。在密排六方结构的锌中，由于其滑移系少，则易以孪晶方式变形，在显微镜下看到变形孪晶呈发亮的竹叶状特征。（注：孪晶是材料内部晶体结构上的变化，样品制备过程不会造成孪晶的消失。） 对体心立方结构的Fe -α，在常温时变形以滑移方式进行；而在0℃以下受冲击载荷时，则以孪晶方式变形；而面心立方结构大多是以滑移方式变形的。 2．变形程度对金属组织和性能的影响

玻璃化转变温度、熔融指数、热变形温度

玻璃化转变温度、熔融指数、热变形温度有什麼区别？ 对于高分子量聚合物，玻璃化转变温度就是聚合物材料从玻璃态到高弹态的转变温度：对于低分子量聚合物，玻璃化转变温度就是聚合物从玻璃态到粘流态的转变温度。 熔融指数：热塑性塑料在一定温度和压力下，熔体在十分钟内通过标准毛细管的重量值。热变形温度是指对浸在120℃/h的升温速率升温的导热的液体介质中的一定尺寸的矩形树脂试样施以规定负荷（1.81N/mm2或0.45 N/mm2），试样中点的变形量达到与试样高度相对应的规定值时的温度。 从上述定义可知：熔融指数是重量值；玻璃化转变温度/热变形温度是温度值；玻璃化转变温度是相态完全转化所对应温度，热变形温度是相态转化到一定程度所对应温度。 熔融 常温下是固体的物质在达到一定温度后熔化，成为液态，称为熔融状态。 也是液态，只是在常温下不稳定。 分低共熔与共熔 低共熔——指的在相图中的低共熔点处,具体是指几个相降温到开始共熔的点处的共熔, 而共熔——一起熔融的意思. 熔融：原指纤维的着火点、燃烧热、火焰温度和限氧指数等指标，对易燃程度，火势的蔓延与扩大，有决定作用。有的纤维在燃烧的同时，受热熔化，象蜡烛油一样脱离火源。它对燃烧，起到釜底抽薪的缓解作用，但熔融物若与皮肤接触，会造成难以剥离的严重烫伤。 合成纤维存在熔融问题，与纤维素纤维混纺的织物，在测试中可以做到不滴熔融物，但粘搭烫伤皮肤的问题依然存在，经过阻燃整理，或在合成纤维纺丝液中加入阻燃剂，可以使合纤达到阻燃要求，但融点改变不大。 聚对苯二甲酸乙二醇酯polyethylene terephthalate，简称PET。 PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。PET历史：于1941年首先由英国J．tt．Whinfield与J．T．Dickon研制成功。PET作为纤维原料已有53年的历史，英国帝国化学公司(1．c．I)于1946年以涤纶(Teleron)纤维投入生产，继而美国杜邦公司(Dupent)于1948年以“代春纶”(Dacron)纤维投入生产。 PET分类及用途：PET主要原料对二甲苯和对苯二甲酸(PTA)大量用作纤维，可分为非工程塑料级和工程塑料级两大类。 PET具有优良的特性(耐热性、耐化学药品性。强韧性、电绝缘性、安全性等)，价格便宜，所以广泛用做纤维、薄膜、工程塑料、聚酯瓶等。国际上聚酯类热塑性塑料工业化产品有以下6个方面(已形成工业化的有商品出售)。 (1)液晶聚合物(2)聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT) (3)聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN) (4)聚对苯二甲酸乙二醇酯工程级PET (5)聚对苯二甲酸乙二醇酯标准级PET (6)聚对苯二甲酸乙二醇酯回收级PET(包括共混物及100％回收料) 非工程塑料级主要用于纤维、瓶、薄膜、片材、耐烘烤食品容器等。 工程塑料级PET 耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差。一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性，以玻璃纤维增强效果明显，提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。采取添加成核剂和结晶促进剂等手段，改进结晶速度慢的弊病。加阻燃剂和防燃滴落剂可改进PET阻燃

工业纯铝的塑性变形与再结晶实验方案

实验方案金属的塑性变形与再结晶 一，实验目的 1、观察显微镜下滑移线、变形孪晶的特征； 2、了解金属经冷加工变形后显微组织及性能的变化； 二、概述 1 显微镜下的滑移线与变形挛晶 金属受力超过弹性极限后，在金属中特产生塑性变形。金属单晶体变形机理指出，塑性变形的基本方式为滑移和孪晶两种。 所谓滑移时晶体在切应力作用下借助于金属薄层沿滑移面相对移动实质为位错沿滑移面运动的结果。滑移后在滑移面两侧的晶体位相保持不变。把抛光的纯铝试样拉伸，试样表面会有变形台阶出现，一组细小的台阶在显微镜下只能观察到一条黑线，即称为滑移带。变形后的显微姐织是由许多滑移带所组成。 另一种变形的方式为孪晶。不易产生滑移的金属，如六方晶系镉、镁、铍、锌等，或某些金属当其滑移发生困难的时候，在切应力的作用下将发生的另一形式的变形，即晶体的—部分以一定的晶面为对称面；与晶体的另一部分发生对称移动，这种变形方式称为孪晶或双晶。孪晶的结果是孪晶面两侧晶体的位向发生变化，呈镜面对称。所以孪晶变形后，由于对光的反射能力不同，在显微镜下能看到较宽的变形痕迹——孪晶带或双晶带。 2、变形程度对金属组织和性能的影响 变形前金属为等轴晶粒，轻微量变形后晶粒内即有滑移带出现，经过较大的变形后即发现晶粒被拉长，变形程度愈大，晶粒被拉得愈长，当变形程度很大时，则加剧剧了晶粒沿一定方向伸长，晶粒内部被许多的滑移带分割成细小的小块，晶界与滑移带分辨不清，呈纤维状组织。 由于变形的结果，滑移带附近晶粒破碎，产生较严重的晶格歪扭，造成临界切应力提高，使继续变形发生困难，即产生了所谓加工硬化现象。随变形程度的增加，金属的硬度、强度、矫顽力、电阻增加，而塑性和韧性下降。 3、形变金属在加热后组织和性能的影响 变形后的金属在较低温度加热时，金属内部的应力部分消除，歪曲的晶格恢

第六章材料的塑性变形与再结晶

何谓滑移和孪生 滑移：晶体的一部分相对于另一部分沿某些晶面和晶向发生滑动 孪生：晶体的一部分相对于另一部分沿某些晶面和晶向作均匀切变 指出三种典型结构金属晶体的滑移面和滑移方向 1. 面心立方金属：密排面{}111密排晶向1101234=?个滑移系，塑性较好 2. 体心立方金属：密排面{}110密排晶向1111226=?个滑移系，塑性较好 3. 密排六方金属：室温时{}0001密排晶向2011331=?塑性较差 并比较其滑移难易程度 1. 当其他条件相同时，金属晶体中的滑移系越多，则滑移时可供采用的空间位 向也多，塑性也越好 2. 面心立方晶格的金属晶体的滑移系为12个，密排立方结构的金属晶体的滑移 系为3个()2011,0001，所以面心立方晶格的金属晶体更易发生滑移 3. 从此可以看出，面心立方和体心立方金属的塑性较好，而密排六方金属的塑 性较差 4. 金属塑性的好坏，不只是取决于滑移系的多少，还与滑移面上原子的密排程 度和滑移方向的数目有关 5. 例如Fe -α，它的滑移方向不及面心立方金属多，其滑移面上原子密排程度 也比面心立方金属低，因此它的滑移面间距较小，原子间结合力较大，必须在较大的应力作用下才开始滑移，所以它的塑性要比铜铝金银等面心立方金属差些 为何晶体的滑移通常沿着其最密晶面和最密晶向进行

1.在晶体原子密度最大的晶面上，原子间的结合力最强，而面与面之间的距离 却最大，即密排面之间的原子间结合力最小，滑移阻力最小，最易于滑移2.沿最密晶向滑移的步长最小，这种滑移所需要的切应力最小 何谓加工硬化 金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象 运用位错理论说明细化晶粒可以提高材料强度的原因 通常金属是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示，数目越多，晶粒越细。实验表明，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。故工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法称为细晶强化 运用位错理论说明细化晶粒可以提高材料强度的原因 来自69页北京工业大学2009细晶强化的位错理论 1.金属多晶体材料塑性变形时，粗大晶粒的晶界处塞积的位错数目多，形成较 大的应力场，能够使相邻晶粒内的位错源启动，使变形继续 2.相反，细小晶粒的晶界处塞积的位错数目少，要使变形继续，必须施加更大 的外加作用力以激活相邻晶粒内的位错源 3.因此，细晶材料要发生塑性变形需要更大外部作用力，即晶粒越细小晶体强 度越高 单相固溶体合金的强度均高于纯溶剂组元的强度，试用位错理论分析之

塑料热变形温度测试实验

塑料热变形温度测试实验 一、实验目的 1.掌握塑料热变形温度的测试原理和测试方法； 2.测定热塑性塑料的热变形温度。 二、实验原理 负荷热变形温度是衡量塑料耐热性的主要指标之一，现在世界各国的大部分塑料产品的标准中，都有负荷变形温度这一产品质量控制指标。塑料热变形温度测定的是在规定的载荷大小、施力方式、升温速度下到达规定的变形值的温度，它不是材料的最高使用温度。 1.仪器 图1 负荷变形温度测定典型设备 负荷热变形温度侧定仪由试样支架、负荷压头、砝码、中点形变测定仪、温度计及能恒速升温的加热浴箱组成，其基本结构如图1所示。试样支架两支点的距离即跨度，通常为100±2mm，负荷压头位于支架的中央，支架及负荷压头与试样接触的部位是半径 3.0mm±0.2mm的圆角。加热浴箱中的液体热介质，应选取在试验过程中对试样不造成溶胀、软化、开裂等影响的液体，对于大部分塑料，选用硅油较合适。温度计及形变测定仪应定期进行校正。 2.试样

试样为一矩形样条，可采用两种放置方式：平放式和侧立式。对于平放试验，要求使用尺寸为80mm ×10mm ×4mm 的试样，对侧立试样没有严格的规定。使用80mm ×10mm ×4mm 的ISO 样条具有以下优点：试样的热膨胀对试验结果的影响较小；斜角不会影响试验结果，不会以侧棱为底立住试样；可以更严格地规定模塑参数和试样尺寸。平放方式是实验优选。实验跨度设定为：平放64±1mm ，侧立100±2mm 。 3. 测定 这个试验方法的最大特点是试样尺寸可以在一定范围内变化，因此在侧定之前，先要精确侧量试样的尺寸，再根据试样实际的尺寸计算出负荷力的大小，计算公式为： 2 23bd F L σ= 式1 式中：F ——负荷，N ； σ——试样表面承受的弯曲正应力，MPa ； b ——试样宽度，mm ； d ——实验厚度，mm ； L ——支座间距离（跨度），mm 。 施加的弯曲正应力σ应为下列三者之一：1.80MPa （A 法），0.45MPa （B 法），8.00MPa （C 法）。测量b 和d 时，应精确到0.1mm ；测量L 时，应精确到0.5mm 。根据计算出来的负荷力，调节试样的负荷，实验设备中的负载杆及变形测量装置的附加力都应计入总负荷之中。因此，应加砝码重量W ： 12/W F g m m =-- 式2 式中：W ——应加砝码重量，g ； F ——由式1计算所得的负荷力，N ； g ——重力加速度，9.8N/g ； m 1——负载杆、压头和托盘等的质量，g ； m 2——变形测量装置的附加重量，g 。 其后按规定进行升温，当试样中点的变形量达到规定值时，选取的温度即为

【材料课件】实验三金属的塑性变形与再结晶组织观察

实验三金属的塑性变形与再结晶组织观察 目的 1．加深对材料塑性编写过程的理解; ２．认识塑性变形的典型组织； 3.理解变形量对再结晶后晶粒尺寸的影响。 一、塑性变形引起材料组织的变化 晶体塑性材料塑性变形的基本方式有四种：滑移、孪生、蠕变、粘滞性流动。 滑移是晶体中位错在外力作用下发生运动，造成晶体的两部分在滑移面上沿滑移方向的相对移动,滑移是位错的移动,晶体内部原子从一个平衡位置移到另一个平衡位置，不一起晶体内的组织变化，位错移出晶体的表面，形成滑移台阶,一个位错源发出的位错都移出,在晶体表明形成台阶在显微镜下可以见到,就是滑移线。 孪生是在滑移困难时以形成孪晶的方式发生的塑性变形，晶体发生孪生，在晶体表面产生浮凸,晶体内部生成的孪晶与原晶体的取向不一样，并有界面分隔,所以在晶体内重新制样后依然可以看到孪晶。 多晶体材料发生塑性变形后，原等轴晶粒被拉长或压扁，晶界变模糊。两相材料经过塑性变形后，第二相的分布也与变形方向有关。 塑性变形后进行退火加热发生再结晶的晶粒尺寸与变形量有直接的关系。在临界变形量(不同材料不相同,一般金属在２—１0%之间）以下,金属材料不发生再结晶,材料维持原来的晶粒尺寸;在临界变形量附近，刚能形核,因核心数量很少而再结晶后的尺寸很大，有时甚至可得到单晶;一般情况随着变形量的增加,再结晶后的晶粒尺寸不断减小；当变形量过大(>70％)后，可能产生明显织构，在退火温度高时发生晶粒的异常长大。 二、实验内容 1.观察几种塑性变形后的组织形貌 ①.低碳钢拉伸后的组织变化：看断口附近，变形量最大，组织特征明显，白色的软相的 晶粒的形状分布，黑色较硬相形状分布特征。 ②纯铁压缩表面的滑移线:为了观察,现将试样磨平，再压缩变形，晶体表面可留下滑移 线。若再打磨则滑移线就不可见。一个滑移系能开动，与之平行的滑移系也可能开动，滑移线往往时互相平行,因为存在交滑移,滑移线为波浪状。 ③锌的变形孪晶：Ｚn是ｈcp晶系，仅有三个滑移系,多晶体变形就会发生孪生，从试样 上可见到变形产生的孪晶。

各种塑料的特性情况表

各种塑料的特性情况表 ABS塑料 (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯) 英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene 比重:1.05克/立方厘米成型收缩率:0.4-0.7% 成型温度：200-240℃干燥条件：80-90℃2小时 物料性能1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好. 2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理. 3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件. 成型性能 1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时. 2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度. 3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。 PS塑料 (聚苯乙烯) 英文名称:Polystyrene 比重:1.05克/立方厘米成型收缩率:0.6-0.8% 成型温度：170-250℃干燥条件：--- 物料性能电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性,化学稳定性良好,.强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯.汽油等有机溶剂. 适于制作绝缘透明件.装饰件及化学仪器.光学仪器等零件. 成型性能 1.无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力.流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型. 2.宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔.变形. 3.可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大,顶出均匀.塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热. PMMA塑料(有机玻璃) (聚甲基丙烯酸甲脂) 英文名称:Polymethyl Methacrylate

第五章金属的塑性变形与再结晶全解

第五章金属的塑性变形与再 结晶 目的：掌握金属在塑性变形后组织与性能的变化。 要求： 1、掌握塑性变形对金属组织和性能的影响； 2、了解冷变形金属在加热过程中的变化，掌握回复和 再结晶的概念及其应用； 3、明确金属冷加工和热加工的区别。 重点：塑性变形对金属组织和性能的影响、回复和再结晶的概念及其应用。 §5-1 金属的塑性变形 一、单晶体金属的塑性变形 1、单晶体金属的塑性变形只能在切应力作用下发 生； 2、单晶体金属的塑性变形在晶体原子最密排面上 沿最密排方向进行； 3、单晶体金属的塑性变形伴随着晶体的转动；

二、多晶体金属的塑性变形 1、多晶体金属的组织、结构特点对塑性变形的影响 1）各晶粒形状、大小不同，成分、性能不均匀，各相邻晶粒的晶格位向不同：塑性变形抗力增大；相互约束、 阻碍；应力、应变分布不均匀；相互协调、适应。 2）存在大量晶界，晶内与晶界性能不同，晶界易聚集杂质，晶格排列紊乱：晶格畸变增大，滑移位错运动阻 力增大，难以变形，塑性变形抗力增大。晶粒越细，

强度越高：晶界总面积增加，周围不同取向的晶粒数越多，塑性变形抗力越大；晶粒越细，塑性、韧性越好：晶粒越细，单位体积中的晶粒数越多，变形量分散到更多晶粒中进行，产生较均匀的变形，不致造成局部应力集中，引发裂纹的产生和扩展，断裂前可发生较大塑性变形量。 工业上，常用压力加工、热处理方法细化晶粒，提高性能。 2 、多晶体金属的塑性变形过程 多晶体金属中各晶粒的 晶格位向不同，所受分切应 力不同，塑性变形在不同晶 粒中逐批进行，是个不均匀 过程。 软位向：晶格位向与外力处于或接近45°角的晶粒所受分切应力最大，首先发生塑性变形。 硬位向：晶格位向与外力处于或接近平行或垂直的晶粒所受分切应力最小，难以进行塑性变形。 多晶体金属的塑性变形是一批一批晶粒逐步发生，由少数晶粒发生塑性变形逐渐趋于大量晶粒发生塑性变形，由不均匀变形逐渐趋于较均匀变形。 §5-2 塑性变形对组织和性能的影 响 一、塑性变形对组织的影响 1、 晶粒形状发生变化： 沿变形方向被拉长，形成纤维组织； 2、 晶粒内产生亚结构：

(中文)ASTM D648 塑料热变形温度试验方法

在边缘位置，负荷的情况下塑料温度偏差的标准检测方法1摘要: 1.1本种试验方法覆盖了，在任何人为的测试条件下和任意的变形发生基础上，决定性的温度。 1.2本办法适用于测试材料厚度3毫米或以上,在常温下钢性或者半钢性的铸造成型或者薄片的材料。 1.3在SI的单位下的评估值将视为标准，在插入中间的值只是视为一种信息。 1.4本标准无意涉及所有的安全问题,是否涉及，要视具体使用情况。这个标准是帮助用户建立适当的安全标准和卫生管理办法。并且在规定的时期中的使用。 2参考文献 2.1 ASTM 标准： D 618, D 883, D 1898, D 1999, D 5947, E1, E77, E220, E608, E664, E691, E879, E1137 2.2 ISO 标准 ISO 75-1 ISO 75-2 2.3 NIST 标准 3术语 3.1这里指的塑料是跟D 883 标准下一样。 4.检测方法简介 4.1在边缘的位置，由于简单的横梁在前卫最大的压强下0.455 MPs 或者是1.82 MPa. 这个范例会在中等热传输的压力下，当温度提高俩提高两度，偏差值在0.2度。这个偏差值有0.25的偏差的时候。测试条会有0.25mm的偏差。这个温度的取得是在测试条在变形压力下和温度偏差是取得的。 5这种情况和重要性 5.1 这种测试最适合控制和改进工艺。本测试所获得的数据可能不适合用来衡量塑料在高温下的形状的预测。除非时间，温度，负载和压力等因素跟本测试所要求的条件接近。否则这种数据不可以用在预见塑料在高温下会有这种效果。 6测试矛盾性 6.1 本测试方法一定程度上很决定于流体，测试体和流体传导性的热传输率。

材料负荷下热变形温度测试

热变形温度 一、定义 热变形温度，英文Heat deflection temperature（简称HDT），热变形温度是衡量材料耐热性能的的重要指标之一，是表达被测物的受热与变形之间关系的参数。对高分子材料或聚合物施加一定的负荷，以一定的速度升温，当达到规定形变时所对应的温度。热变形温度的测试是记录在规定负荷和形变量下的温度。 二、实验原理 聚合物材料的耐热温度是指在一定负荷下，其到达某一规定形变值时的温度。发生形变时的温度通常称为塑料的软化点。。常用维卡耐热和马丁耐热以及热变形温度测试方法测试塑料耐热性能。不同方法的测试结果相互之间无定量关系，它们可用来对不同塑料做相对比较。 维卡软化点是测定热塑性塑料于特定液体传热介质中，在一定的负荷，一定的等速升温条件下，试样被1mm2针头压入1mm时的温度。本方法仅适用于大多数热塑性塑料。 实验测得的热变形温度和维卡软化点仅适用于控制质量和作为鉴定新品种热性能的一个指标，不代表材料的使用温度。 三、实验仪器及试样 1．仪器 本实验采用热变形温度-维卡软化点测定仪。热变形温度测试装置原理如图1所示。加热浴槽选择对试样无影响的传热介质－甲基硅油，室温时粘度较低。可调等速升温速度为（120±10）℃/h。两个试样支架的中心距离为100mm，在支架的中点能对试样施加垂直负载，负载杆的压头与试样接触部分为半圆形，其半径为（3±0.2）mm。实验时必须选用一组大小适合的砝码，使试样受载后的最大弯曲正应力为18.5kg/cm2或4.6 kg/cm2。应加砝码的质量由下式计算：W=(2σbh2/3L）－R-T 式中σ：试样最大弯曲正应力（18.5kg/cm2或4.6 kg/cm2）； b：试样宽度，若为标准试样，则试样宽度为10mm；